烟气循环式燃煤耦合垃圾焚烧发电系统的全流程模拟与评估文献综述

 2022-11-28 17:20:52

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

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文献综述

  1. 引言

微藻是一类古老的以光合自养产生能量的低等植物,它个体较小、种类繁多,通常为单细胞或群体,能进行光合作用,广泛分布在海洋、淡水湖泊等水域,并可以每天1~3倍的速度增长[1]。微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物等多种活性物质,有着非常重要的经济价值和社会价值,可广泛应用于农业生产、食品加工、水产养殖、废水处理和生物能源生产等行业[2-4]。随着化石能源短缺问题突出,环境问题加剧,积极寻找可再生、环境友好型能源成为当今社会亟待解决的问题[5]。生物质能源可作为化石能源的替代燃料,生物质能源的开发被认为解决当前能源危机的最好出路。作为第三代生物质能源的微藻因其生物量大、光合效率高、环境适应能力强、环境友好等突出特点备受关注[6]

  1. 微藻作生物质能源的优势

微藻体积微小,生长繁殖迅速,是一种数量巨大的可再生资源。微藻与前两代生物质能源相比,具有以下独特优势:(1) 微藻光合效率高,藻体油脂富含量高。其全部生物量均可作为生物柴油生产的原料,能量转化效率比其他能源植物要高;(2) 微藻生长周期短,生长效率高。藻细胞的生长速率远远高于陆生植物,收获周期大大短于农作物,可实现微藻高产量连续收获,能为生物柴油的生产提供连续不断的原料供应;(3) 微藻生物质燃油热值高,生产成本低。微藻类热解所获得的平均生物质燃油热值高,含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解的化学组分,预处理成本较低;(4) 微藻生物质能化过程可产生良好的环境效益。微藻生长过程中可以固定大气中的CO2 ,微藻生物柴油可生物降解、可再生、无毒性,燃烧不释放氮氧化物和硫氧化物[7]

  1. 微藻制备生物柴油途径

微藻制备生物柴油的技术路线包括含油率高的微藻筛选、规模化培养、微藻生物质采收、微藻油脂提取和油脂酯交换制备生物柴油。微藻采收完毕后,微藻油脂的提取是制取生物柴油的关键。采取节能经济的油脂提取方法是减少微藻生产成本的有效途径。微藻油脂提取方法主要有有机溶剂萃取法、超临界CO2提取法、索氏提取法和超声波提取法等。

目前常用的是有机溶剂萃取法,较常用的有机溶剂为石油醚、甲醇、正己烷、环己烷、甲醇等,可选用一种或几种溶剂混合作提取剂。但溶剂的成本、毒性及回收问题有待解决。双溶剂的油脂提取率一般比单溶剂要高一些。殷海[8]等同时使用石油醚和甲醇两种有机溶剂作提取剂,结果表明液料比15 mL/g、提取温度为45 oC、提取时间为5 h时,加入石油醚的微藻油脂提取率为58.71 %,同等条件下,使用甲醇溶剂后再加入石油醚溶剂微藻提取率可达到77.16 %。相比于单种溶剂,采用甲醇和石油醚双种溶剂的提取率更高些。

超临界萃取的原理是在超临界下,利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响,使其有选择性的依次把沸点高低、极性大小和分子量大小的成分萃取出来。李佩雷[9]等研究发现采用超临界CO2夹带乙醇流体萃取裂殖壶藻油脂,在温度为52 oC、压力38 MPa、乙醇摩尔比0.04工艺条件下,油脂提取率约为88.20 %,显著高于纯超临界CO2萃取(71.90 %)。超临界CO2夹带乙醇流体萃取工艺适用于富含多不饱和脂肪酸微藻油脂的提取。

索氏提取法利用溶剂的回流和虹吸原理,可使固体物质连续不断的被溶剂提取,提取效率较高。邓祥元等[10]采用索氏提取法提取微藻油脂,研究液料比、提取温度、提取时间等因素对提取率的影响,发现当液料比为6 ml/109 cell,提取温度为95 oC,提取时间为4 h时,所得油脂含量最高为0.13 mg/108 cell。

超声波提取技术常作辅助技术用于微藻油脂的提取,超声波振动可促使待提取物有效成分在溶剂中扩散稀释,促使有效成分充分与溶剂混合,有利于提取[11]

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